使用內聯匯編優化C ++代碼時出錯

Question

我正在嘗試學習內聯匯編，並在匯編中實現了Euclid算法！ 現在，當我嘗試使用

g++ filename -O1

它正在編譯並且運行良好，但是當我嘗試使用

clang++-3.6 filename -O1

代碼正在編譯，但產生分段錯誤！

當我嘗試使用-O2或更高的標志運行代碼時， gcc和clang產生編譯時錯誤！

g ++錯誤

eculid.cpp: Assembler messages:
eculid.cpp:19: Error: symbol `CONTD' is already defined
eculid.cpp:19: Error: symbol `DONE' is already defined

鐺錯誤

eculid.cpp:7:5: error: invalid symbol redefinition
                            "movl %1, %%eax;"
                            ^
<inline asm>:1:34: note: instantiated into assembly here
    movl %eax, %eax;movl %ecx, %ebx;CONTD: cmpl $0, %ebx;je DONE;xor...
                                    ^
eculid.cpp:7:5: error: invalid symbol redefinition
                            "movl %1, %%eax;"
                            ^
<inline asm>:1:132: note: instantiated into assembly here
  ...%edx;idivl %ebx;movl %ebx, %eax;movl %edx, %ebx;jmp CONTD;DONE: movl %ea...
                                                           ^
2 errors generated.

這是我的代碼

#include <iostream>
using namespace std;

int gcd(int var1, int var2) {
    int result = 0;
    __asm__ __volatile__ (
            "movl %1, %%eax;"
            "movl %2, %%ebx;"
            "CONTD: cmpl $0, %%ebx;"
            "je DONE;"
            "xorl %%edx, %%edx;"
            "idivl %%ebx;"
            "movl %%ebx, %%eax;"
            "movl %%edx, %%ebx;"
            "jmp CONTD;"
            "DONE: movl %%eax, %0;"
            :"=r"(result)
            :"r"(var1), "r"(var2)
        );
    return result;
}

int main(void) {

    int first = 0, second = 0;
    cin >> first >> second;
    cout << "GCD is: " << gcd(first, second) << endl;

    return 0;
}

您可以在此處檢查我的代碼（由我的編譯器產生的錯誤）

Answer 1

只需將其放入答案表單即可關閉問題（如果回答了您的問題，請單擊此答案旁邊的復選標記），最簡單的是，您需要像這樣更改代碼：

__asm__ __volatile__ (
        "movl %1, %%eax;"
        "movl %2, %%ebx;"
        "CONTD%=: cmpl $0, %%ebx;"
        "je DONE%=;"
        "xorl %%edx, %%edx;"
        "idivl %%ebx;"
        "movl %%ebx, %%eax;"
        "movl %%edx, %%ebx;"
        "jmp CONTD%=;"
        "DONE%=: movl %%eax, %0;"
        :"=r"(result)
        :"r"(var1), "r"(var2)
        : "eax", "ebx", "edx", "cc"
    );

使用％=將唯一的數字添加到標識符以避免沖突。 並且由於寄存器和標志的內容正在修改，因此您需要通過“籠罩”它們來告知編譯器該事實。

但是您還可以執行其他一些操作，以使此操作更快，更干凈。 例如，您可以告訴gcc當塊退出時， result將在eax中，而不是在最后進行movl %%eax, %0 ：

__asm__ __volatile__ (
        "movl %1, %%eax;"
        "movl %2, %%ebx;"
        "CONTD%=: cmpl $0, %%ebx;"
        "je DONE%=;"
        "xorl %%edx, %%edx;"
        "idivl %%ebx;"
        "movl %%ebx, %%eax;"
        "movl %%edx, %%ebx;"
        "jmp CONTD%=;"
        "DONE%=:"
        :"=a"(result)
        :"r"(var1), "r"(var2)
        : "ebx", "edx", "cc"
    );

同樣，您可以告訴gcc在調用該塊之前先將var1和var2放入eax和ebx中，而不是在該塊內手動進行操作：

__asm__ (
        "CONTD%=: cmpl $0, %%ebx;"
        "je DONE%=;"
        "xorl %%edx, %%edx;"
        "idivl %%ebx;"
        "movl %%ebx, %%eax;"
        "movl %%edx, %%ebx;"
        "jmp CONTD%=;"
        "DONE%=:"
        :"=a"(result), "+b"(var2)
        : "a"(var1)
        : "edx", "cc"
    );

另外，由於（大概）在調用gcd時將始終使用result，因此不需要volatile。 如果您將不使用結果，那么無論如何都沒有必要強制執行計算。

如所寫，此語句的-S輸出將是很長的一行，使得調試困難。 這使我們能夠：

__asm__ (
   "CONTD%=:              \n\t"
      "cmpl $0, %%ebx     \n\t"
      "je DONE%=          \n\t"
      "xorl %%edx, %%edx  \n\t"
      "idivl %%ebx        \n\t"
      "movl %%ebx, %%eax  \n\t"
      "movl %%edx, %%ebx  \n\t"
      "jmp CONTD%=        \n"
   "DONE%=:"
   : "=a"(result), "+b"(var2)
   : "a"(var1)
   : "edx", "cc"
);

而且我認為沒有特別的理由強迫gcc使用ebx。 如果我們讓gcc選擇自己的寄存器（通常會提供最佳性能），那么我們可以：

__asm__ (
   "CONTD%=:              \n\t"
      "cmpl $0, %1        \n\t"
      "je DONE%=          \n\t"
      "xorl %%edx, %%edx  \n\t"
      "idivl %1           \n\t"
      "movl %1, %%eax     \n\t"
      "movl %%edx, %1     \n\t"
      "jmp CONTD%=        \n"
   "DONE%=:"
   : "=a"(result), "+r"(var2)
   : "a"(var1)
   : "edx", "cc"
);

最后，避免在循環完成時產生額外的跳動，可以使我們：

__asm__ (
      "cmpl $0, %1        \n\t"
      "je DONE%=          \n"
   "CONTD%=:              \n\t"
      "xorl %%edx, %%edx  \n\t"
      "idivl %1           \n\t"
      "movl %1, %%eax     \n\t"
      "movl %%edx, %1     \n\t"
      "cmpl $0, %1        \n\t"
      "jne CONTD%=        \n"
   "DONE%=:"
   : "=a"(result), "+r"(var2)
   : "a"(var1)
   : "edx", "cc"
);

查看gcc的-S輸出，可以看到：

   /APP
        cmpl $0, %ecx
        je DONE31
   CONTD31:
        xorl %edx, %edx
        idivl %ecx
        movl %ecx, %eax
        movl %edx, %ecx
        cmpl $0, %ecx
        jne CONTD31
   DONE31:
   /NO_APP

與原始代碼相比，此代碼使用更少的寄存器，執行更少的跳轉，並且擁有更少的asm指令。 FWIW。

有關％=，clobbers等的詳細信息，請查看內聯asm的官方gcc文檔 。

我想我應該問一個問題，為什么您覺得需要用asm編寫而不是僅僅用c編寫，但是我假設您有充分的理由。